YÖNTEM

Mafsallı kirişlerin üretiminde kullanmak üzere öncelikle Çizelge 5.6’da görülen karışım oranları kullanılarak C35 ve C50 sınıfı deneme betonları üretilmiştir. Üretilen betonlar BS EN 12350-2 standardına göre S4 slump sınıfındaki yüksek işlenebilirliğe sahip beton karışımıdır. Tasarlanan beton karışımında işlenebilirliğin yüksek seçilmesindeki amaç betonların mafsallı kiriş üretimi için kalıplara kolay yerleşmesini sağlamaktır. Çizelge 5.5’deki veriler çok sayıda deneme üretiminde sonra elde edilen ve mafsallı kirişlerin üretiminde kullanılan karışımlara aittir. Üretilen betonlardan C35 ve C50 için 28. günde elde edilen sonuçlar Çizelge 5.6’da sunulmuştur. Üretilen ve 28 gün kür uygulanan betonların basınç dayanımları 150*150 mm küp numuneler üzerinde belirlenmiştir.

Çizelge 5.5. Mafsallı kirişlerin üretiminde kullanılan C35 ve C50 karışım dizaynları. Karışımdaki Malzemeler C35 Karışımındaki miktarlar (kg/m3) C50 Karışımındaki miktarlar (kg/m3) Çimento 320 400

Mineral Katkı (Uçucu kül) 50 50

Su 182,4 172

0-5 mm agrega 1015,68 994,08

5-12,5 mm agrega 849,75 831,69

Süper akışkanlaştırıcı kimyasal katkı 4,81 5,4

Çizelge 5.6. C35 ve C50 karışımlarından elde edilen 28 basınç dayanımı sonuçları.

Numune adı C35 (MPa) C50 (MPa)

1. Numune 46,17 63,26

2. Numune 46,56 61,40

3. Numune 46,16 62,01

Ortalama 46,30 62,22

Mafsallı kirişlerin üretiminde kullanılan betonların S4 kıvam sınıfını sağlayıp sağlamadığı tüm deneme karışımları için Şekil 5.8’de görülen slump deneyi ile kontrol edilmiştir.

Şekil 5.8. S4 kıvam sınıfının kontrolü için slump deneyinin uygulanışı.

Beton tasarımları tamamlandıktan ve donatı temini gerçekleştirildikten sonra çalışmada kullanılan kompozit donatıların mekanik özelliklerinin belirlenmesi aşamasına geçilmiştir. Donatıları çekme çenelerinin ezmesi nedeniyle donatı çekme işlemlerinde epoksi ile başlıklama yapılmıştır. Çekme deneyi için başlıklama yapılmış olan donatılar Şekil 5.9’da görülmektedir.

Şekil 5.9. Başlıklama yapılarak çekme deneyi için hazırlanmış donatılar.

Daha sonra başlıklama işlemi tamamlanmış donatılar üzerinde Şekil 5.10’da görülen 100 ton kapasiteli üniversal çekme cihazı kullanılmış olup çekme deneyinde donatıların çekme mukavemetleri ve elastisite modülleri belirlenmiştir.

Şekil 5.10. Kompozit donatılarda çekme deneyinin uygulanışı.

Beton tasarımı, donatı temini ve donatıların mekanik özelliklerinin belirlenmesi aşamalarından sonra kirişlerde aderans için kullanılacak donatıların aderans boylarının sınırlandırılması ile ilgili çalışmalara başlanmıştır. Bu kapsamda donatılardaki çaplar göz önünde bulundurularak farklı çaplarda temiz su boruları temin edilmiş ve donatıların kenetlenme boylarına göre uygun parçalara ayrılarak hazırlanmıştır. Donatının beton ile kenetlenmesi istenen 10Ø ve 20Ø uzunlukları dışında kalan kısımları hazırlanan temiz su borularıyla Şekil 5.11’de görüldüğü gibi sıcak silikon kullanılarak titizlikle kılıflanmıştır.

Şekil 5.11. Sıcak silikon ve borudan kılıf kullanılarak donatıların kenetlenme boylarının belirlenmesi.

Kılıflanarak kenetlenme boyları sınırlandırılmış ve mafsallı kirişlerin üretimi için hazır hale getirilmiş kompozit donatı örnekleri Şekil 5.12’de görülmektedir.

Şekil 5.12. Kılıflarla aderans boyları sınırlandırılmış kompozit donatı örnekleri. Daha sonra mafsallı kirişlerin üretimi aşamasına geçilmiştir. Mafsallı kirişler üretilirken kesme donatıları Şekil 5.13’deki örnekte görüldüğü gibi mafsallı kiriş kalıplarının içerisine konulmuş ve kılıflanan donatılar da kesme donatılarının aralarından geçirilerek mafsallı kirişler beton dökümüne hazır hale getirilmiştir.

Şekil 5.13. Beton dökümüne hazır hale getirilmiş kalıp örneği.

Mafsallı kiriş deneyi BS 4449:2005+A2:2009 standardında tanımlanmış olup donatı aderansının eğilme numuneleri aracılığıyla belirlenmesine yönelik bir yaklaşımdır.

Deneyde, yük hücresi ile düşey yönde uygulanan yük bilgisayara aktarılmakta ve bu yük aracılığıyla izostatik basit kiriş için denge denklemleri kullanılarak mafsal noktasında moment sıfır prensibiyle donatıdaki F hesaplanmaktadır. Deney düzeneği Şekil 5.14’te şematik olarak gösterilmiştir.

Şekil 5.14. Mafsallı kiriş deney düzeneği şeması.

Deneyde;

Çelik mafsalın orta noktasında moment sıfır olduğundan; (P * l) / 2 = F * h

eşitliği yazılır. Üretilen kirişlerde l = 25 cm ve h = 10 cm olduğundan;

F = 1,25 * P

eşitliği kullanılarak donatıdaki F kuvveti pistondan gelen P kuvveti yardımıyla dolaylı olarak elde edilmiş olur.

Donatıdaki F kuvvetleri bulunduktan sonra bu F kuvvetlerine karşılık gelen sıyrılma değerleri ise Şekil 5.14’te görüldüğü gibi kirişin her iki ucuna bağlanan Potansiyometrik Cetvel’ler yardımıyla bilgisayara aktarılmaktadır.

Şekil 5.14’te görülen deney düzeneğine uygun olarak Şekil 5.15’te görülen deney sistemi hazırlanmış ve fazladan üretimi yapılan kiriş numuneleri kullanılarak potansiyometrik cetveller ile yük hücresinin bilgisayarla olan bağlantısının kontrolü ve sistemin kalibrasyonu yapılmıştır.

Şekil 5.15. Mafsallı kiriş deney düzeneği.

Şekil 5.15’te görülen ve hidrolik yükleme prensibiyle çalışan yük hücresi 100 ton kapasiteli olup donatıların betondan sıyrılma miktarlarını bilgisayara yükle eş zamanlı olarak aktaracak olan potansiyometrik cetveller ise 0.013 mm hassasiyete sahiptir. Kirişin orta kısmında ise momenti sıfırlamak ve donatılara gelecek yükleri hesaplamak amacıyla kullanılmak üzere yaptırılan çelik bir mafsal görülmektedir.

Tez çalışması kapsamında kiriş deneylerinde kullanılmak üzere tam otomatik, LCD grafik ekranlı hidrolik güç ünitesi alımı gerçekleştirilmiş ve laboratuvara kurulumu yapılmıştır. Alım işlemi tamamlanarak kurulumu gerçekleştirilen hidrolik güç ünitesi Şekil 5.16’da görülmektedir. Şekil 5.15’te görülen güç ünitesi Şekil 5.16’daki deney düzeneğinde kirişlere otomatik yük uygulanması ve bilgisayara aktarılması amacıyla kullanılmıştır.

Şekil 5.16.Yüklemede kullanılan tam otomatik hidrolik güç ünitesi.

Yukarıda detaylı olarak belirtilen numune hazırlama, deney düzeneğinin oluşturulması vb. işlemlere paralel olarak üretimi tamamlanan ve kalıptan çıkarılan tüm mafsallı kirişlere Şekil 5.17’de görüldüğü gibi ıslak çuvallarla kür uygulaması gerçekleştirilmiştir.

Deney esnasında serbest uçtaki sıyrılma değerlerinin potansiyometrik cetvel yardımıyla alınması. Test esnasında yük

hücresi ile yükleme yapılması ve uygulanan yükün kaydedilmesi

Şekil 5.17. Üretilen mafsallı kirişlere ıslak çuvallarla kür uygulanması.

Deneysel çalışmalarda üretilen ve deneye hazır hale getirilen mafsallı kiriş örnekleri ise Şekil 5.18’de görülmektedir. Kirişlerin tamamında döküm esnasında örnek küp numuneler alınarak basınç dayanımı sürekli kontrol edilmiştir.

Şekil 5.18. Üretilen ve deneye hazır hale getirilen mafsallı kiriş örnekleri.

Materyal ve yöntem bölümünde gerçekleştirilen çalışmalarda dahil olmak üzere tez çalışması kapsamında gerçekleştirilen tüm çalışmalar özetlenecek olursa;

Çalışmada lif takviyeli kompozit donatıların aderans performansları çelik donatılar ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Donatılar arasında göreceli karşılaştırma yapmak amacıyla farklı değişkenler belirlenmiştir. Bu değişkenler, beton kalitesinin aderansa etkisini belirlemek amacıyla C35 ve C50 sınıfındaki iki farklı beton, kenetlenme boyunun aderansa etkisini belirlemek amacıyla donatı çapının 10 katı ve 20 katı olmak üzere iki farklı kenetlenme boyu, donatıların yüzey özelliğinin aderansa etkisini belirlemek amacıyla kumlanmış ve helisel sargı şeklinde nervürlü olmak üzere üç farklı

yüzey ve donatı çapının aderansa etkisini belirlemek amacıyla 8 mm ve 12 mm olacak şekilde iki farklı donatı çapıdır.

Tüm deneyler 3 tekrarlı olacak şekilde düşünülmüştür. 3 tekrarlı yapılan deneylerde her bir kirişin iki tarafından potansiyometrik cetvellerle sıyrılma okumaları alınarak üretilen her kirişte toplamda 6 tekrarlı veri bilgisayara aktarılmıştır.

Çalışmadaki 2 farklı lif takviyeli kompozit donatı için değişkenler yukarıda da bahsedildiği gibi;

C35-C50 Beton, 10Ø-20Ø Kenetlenme Boyu, 2 Farklı Donatı Yüzeyi, Ø8 ve Ø12 Donatı Çapı ve 3 Tekrarlı numunedir.

Tüm değişkenlerin birbiri ile kombinasyonu sonucu lif takviyeli kompozit donatıların her bir türü için üretilmiş olan kiriş sayısı; 2 * 2 * 2 * 2 * 3 = 48 adet mafsallı kiriştir. Tüm lif takviyeli kompozit donatı-beton kombinasyonları için ise;

48 adet * 2 = 96 adet mafsallı kiriş üzerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Burada yalnızca referans donatı konumunda olan çelik donatı için tek yüzey (nervürlü) kullanıldığından çelik donatı kullanılan mafsallı kiriş sayısı 24’dür.

Sonuç olarak tez çalışması kapsamında 96 + 24 = 120 adet mafsallı kiriş üzerinde aderans deneyleri gerçekleştirilmiştir.

Tez çalışması kapsamında gerçekleştirilen çalışmaları özetleyen deneysel çalışmaların akış diyagramı Şekil 5.19’da sunulmuştur;

Şekil 5.19. Deneysel çalışmaların akış diyagramı.

Üretilen tüm kirişlerde kirişin sahip olduğu deneysel parametreleri temsil edecek şekilde bir kodlama kullanılmıştır. Kodlamaların detayları Aramid Lifli Donatılar (ARD) için Çizelge 5.7’de, Karbon Lifli Donatılar (KLD) için Çizelge 5.8’de ve Standart Çelik Donatılar (SÇD) için ise Çizelge 5.9’da verilmiştir.

ELDE EDİLEN BULGULARIN KARŞILAŞTIRILMASI VE RAPOR HAZIRLANMASI ADERANS DENEYLERİNİN KİRİŞ NUMUNELER ÜZERİNDE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

28 GÜN BOYUNCA ISLAK ÇUVALLARLA KÜR UYGULAMASI

Toplam 120 adet mafsallı kiriş

TASARLANAN BETON KARIŞIMLARI İLE AŞAĞIDAKİ DEĞİŞKENLERE GÖRE MAFSALLI KİRİŞLERİN ÜRETİMİ

C35-C50 Beton

10Ø-20Ø Kenetlenme

Boyu 2 Farklı Donatı Yüzeyi

Ø8 ve Ø12 Donatı

Çapı 3 Tekrarlı Numune

MAFSALLI KİRİŞLERİN ÜRETİMİNDE KULLANILAN BETONLARIN TASARIMI ve ÖN DENEYLERİ

C35 Sınıfı Geleneksel Beton Örneği Üretilmesi C50 Sınıfı Yüksek Dayanımlı Beton Örneği Üretilmesi

DONATILARIN GERİLME-DEFORMASYON ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

Donatılara epoksi başlık yapılması Donatılara eksenel çekme deneyi uygulanması

ÇALIŞMADA KULLANILAN DONATILAR

Çelik Donatı (Nervürlü)

Karbon Lifli Donatı (Kumlu,Sargılıi)

Aramid Lifli Donatı (Kumlu,Sargılı)

Çizelge 5.7. Aramid lifli donatılarda numune kodlamalarının detayı.

Numune kodu Kodlamanın açılımı

C35-ALD-8-10K C35 beton-aramid lifli donatı- Φ8 çap-10Φ kenetlenme-kumlanmış C35-ALD-8-10S C35 beton-aramid lifli donatı- Φ8 çap-10Φ kenetlenme-sargılı C35-ALD-12-10K C35 beton-aramid lifli donatı- Φ12 çap-10Φ kenetlenme-kumlanmış

C35-ALD-12-10S C35 beton-aramid lifli donatı- Φ12 çap-10Φ kenetlenme-sargılı C50-ALD-8-10K C50 beton-aramid lifli donatı- Φ8 çap-10Φ kenetlenme-kumlanmış

C50-ALD-8-10S C50 beton-aramid lifli donatı- Φ8 çap-10Φ kenetlenme-sargılı C50-ALD-12-10K C50 beton-aramid lifli donatı- Φ12 donatı çapı-10Φ kenetlenme-kumlanmış

C50-ALD-12-10S C50 beton-aramid lifli donatı- Φ12 çap-10Φ kenetlenme-sargılı C35-ALD-8-20K C35 beton-aramid lifli donatı- Φ8 çap-20Φ kenetlenme-kumlanmış

C35-ALD-8-20S C35 beton-aramid lifli donatı- Φ8 çap-20Φ kenetlenme-sargılı C35-ALD-12-20K C35 beton-aramid lifli donatı- Φ12 çap-20Φ kenetlenme-kumlanmış

C35-ALD-12-20S C35 beton-aramid lifli donatı- Φ12 çap-20Φ kenetlenme-sargılı C50-ALD-8-20K C50 beton-aramid lifli donatı- Φ8 çap-20Φ kenetlenme-kumlanmış

C50-ALD-8-20S C50 beton-aramid lifli donatı- Φ8 çap-20Φ kenetlenme-sargılı C50-ALD-12-20K C50 beton-aramid lifli donatı- Φ12 çap-20Φ kenetlenme-kumlanmış

C50-ALD-12-20S C50 beton-aramid lifli donatı- Φ12 çap-20Φ kenetlenme-sargılı

Çizelge 5.8. Karbon lifli donatılarda numune kodlamalarının detayı.

Numune kodu Kodlamanın açılımı

C35-KLD-8-10K C35 beton-karbon lifli donatı- Φ8 çap-10Φ kenetlenme-kumlanmış

C35-KLD-8-10S C35 beton- karbon lifli donatı- Φ8 donatı çapı-10Φ kenetlenme-sargılı

C35-KLD-12-10K C35 beton- karbon lifli donatı- Φ12 çap-10Φ kenetlenme-kumlanmış

C35-KLD-12-10S C35 beton- karbon lifli donatı- Φ12 çap-10Φ kenetlenme-sargılı

C50-KLD-8-10K C50 beton- karbon lifli donatı- Φ8 çap-10Φ kenetlenme-kumlanmış

C50-KLD-8-10S C50 beton- karbon lifli donatı- Φ8 çap-10Φ kenetlenme-sargılı

C50-KLD-12-10K C50 beton- karbon lifli donatı- Φ12 çap-10Φ kenetlenme-kumlanmış

C50-KLD-12-10S C50 beton- karbon lifli donatı- Φ12 çap-10Φ kenetlenme-sargılı

C35-KLD-8-20K C35 beton-karbon lifli donatı- Φ8 çap-20Φ kenetlenme-kumlanmış

C35-KLD-8-20S C35 beton- karbon lifli donatı- Φ8 donatı çapı-20Φ kenetlenme-sargılı

C35-KLD-12-20K C35 beton- karbon lifli donatı- Φ12 çap-20Φ kenetlenme-kumlanmış

C35-KLD-12-20S C35 beton- karbon lifli donatı- Φ12 çap-20Φ kenetlenme-sargılı

C50-KLD-8-20K C50 beton- karbon lifli donatı- Φ8 çap-20Φ kenetlenme-kumlanmış

C50-KLD-8-20S C50 beton- karbon lifli donatı- Φ8 çap-20Φ kenetlenme-sargılı

C50-KLD-12-20K C50 beton- karbon lifli donatı- Φ12 çap-20Φ kenetlenme-kumlanmış

Çizelge 5.9. Çelik donatılarda numune kodlamalarının detayı.

Numune kodu Kodlamanın açılımı

C35-SÇD-8-10N C35 beton- standart çelik donatı- Φ8 çap-10Φ kenetlenme-sargılı

C35-SÇD-12-10N C35 beton- standart çelik donatı - Φ12 çap-10Φ kenetlenme-sargılı

C50-SÇD-8-10N C50 beton- standart çelik donatı - Φ8 çap-10Φ kenetlenme-sargılı

C50-SÇD-12-10N C50 beton- standart çelik donatı - Φ12 çap-10Φ kenetlenme-sargılı

C35-SÇD-8-20N C35 beton- standart çelik donatı- Φ8 çap-20Φ kenetlenme-sargılı

C35-SÇD-12-20N C35 beton- standart çelik donatı - Φ12 çap-20Φ kenetlenme-sargılı

C50-SÇD-8-20N C50 beton- standart çelik donatı - Φ8 çap-20Φ kenetlenme-sargılı